Метрология

Опр: Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.

Метрология, как наука, включает в себя три состовляющие:

1. Законодательная метрология (ЗМ)

2. Фундаментальная (научная) метрология

3. Прикладная (практическая) метрология

 

Законодательная метрология

Законодательная метрология - раздел метрологии, включающий общие правила регламентации и контроля со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразие средствизмерений.

ЗМ является средством государственного регулирования метрологической деятельности по средством издания законов, законодательных положений, которые вводятся в практику измерений через государственную метрологическую службу и метрологические службы государственных органов управления, метрологические службы предприятий, а так же через физические лица, занимающиеся производственной деятельностью.

К облясти ЗМ относятся: испытание и утверждение типа средств измерений, их проверка, и калибровка, а также сертификация средств измерений.

Также ЗМ, ее службы осуществляют государственный метрологический контроль и надзор за всеми средствами измерений (производство не запускается, пока метрологическая служба не произведет проверку приборов).

Метрологические правила и нормы ЗМ гармонизированы с рекомендациями и документами международных организаций по метрологии. Тем самым ЗМ способствует развитию экономических, торговых связей, способствует укреплению международного метрологического сотрудничества.

 

Основные понятия фундаментальной и практической метрологии.

Измерения, как основной объект метрологии связаны в основном с физическими величинами.

Опр: Физическая величина - одно из свойств физического объекта, явления, процесса, который является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отлячаясь при этом количественным значением.

Пример: Прочность конструкции характерезует многие физические тела, но каждое из этих тел может иметь свою количественную величину (степень прочности)

Опр: Измерение - совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопоставлять с этой единицей измеряемую величину. Полученное значение величины и есть результат измерения.

Пример: Измерение стола: 1. Берем линейку; 2.Сравниваем длину стола с эталоном измерений.

Опр: Измерение - основной познавательный процесс науки и техники, ио средствам которгго неизвестная величина количественно сравнивается с однородной с ней известной величиной. Любая наука начинается тогда, когда решен вопрос измерения изучаемого объекта.

Но в метрологии необходимо не только научиться измерять, но главная задача метрологии - обеспечить единство измерений. Для обеспечения единства измерений необходимо выполнить два условия:

1. Выразить результаты измерений в единых узаконеных единацах измерения. В РФ установлена единая система измерения (СИ). Практические измерения могут проводитьс с отклонением от системы СИ, но результаты измерения метрологом должны быть переведены в единую систему мер, для обеспечения единства сравнения.

2. Установить допустимые погрешности результатов измерений и пределов, за которыми эти измерения не должны выходить при заданной вероятности и при данном уровне развития науки и техники.

Пример: Точность производства постоянно увеличивается: 60-е годы - 0,03 мм; 80-е годы -0,001 мм; сейчас 0,0001 мм.

Опр: Погрешность змерений - отклонение результатов измеренийНия от истинного значенияизмеряемо величины.

Единство измерений не может быть обеспечено только совпадением погрешностей. Требуется еще достоверность измерений, которая говорит о том, что погрешность измеряемой величины не выходит за пределы отклонений установленный чертежом на изделие, ГОСТом, стандартом предприятия или поставленной научной целью измерений.

Опр: Таким образом единство измерений - это состояние измерений, при котором их результаты отражены в узаконеных единицах, погрешности известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

Виды измерений

По способу получения информации об измеряемом объекте измерения бывают:

1. Прямые измерения - непосредственное сравнение измеряемой величины с ее мерой.

Пример: кольцевые меры, линейка, штанен-циркуль, микрометр.

2. Косвенныее измерения - сравнение осуществляется косвен и получают результат или через преобразование или через установленную формулу.

Косвенные измерения широко применяются и в технике и в лабораторных исследованиях, когда измеряемая величина или не имеет эталона, или отсутствует необходимый прибор.

3. Совокупные измерения сопряжены с решением систем уравнений, составленных по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин, характерезующих данный предмет или изделие.

Пример: метеорология - замеряют силу ветра, влажность водуха, фронты и т.д. Затем все параметры сводят в уравнение и предсказывают погоду.

4. Совместные измерения - измеряют 2 или более однородные величины для определения зависимости между этими величинами

Пример: Замеряют твердость и пластичность в материале.

 

По характеру изменения измеряемой величины измерения бывают:

1. Статические измерения, применяют для измерения случайных процессов, а затем определяют средне-статистическую величину.

2. Постоянные измерения применяют для контроля неприрывных процессов.

 

По количеству измерительной информации измерения бывают:

1. Однократные

2. Многократные - применяют если требуется высокая точность измерений (для избежания случайных погрешностей), а также если на измерение может повлиять окружающая среда или климатические условия.

 

По способу считывания информации с измерительного прибора измерения бывают:

1. Абсолютные - эталонная и измеряемая величина совпадают

2. Относительные

 

Средства измерений и правила их выбора (практическая метрология)

Для осуществления практических измерений необходимы технические средства, которые или непосредственно несут в себе эталон измеряемой величины или преобразовывают измеряемую величину для удобства ее сравнения с эталоном.

Измерители несущие в себе эталон:

1. Меры концевые - набор пластин определенной толщины погрешность. Меры концевые служат для эталонного набора и контроля линейныхразмеров, а также для настройки приборов, работающих относительным способом.

2. Масштабные линейки (точность 1 мм)

Любая измеряемая (конролируемая) деталь может быть замерена изрительным прибором с гарантией точности измерений, если цена деления прибора в 3 раза жёще допуска измеряемого размера.

!!!!Примеры!!!!

3. Штангенциркули (ШЦ1 ц.д.0,1; ШЦ2 ц.д. 0,05)

4. Микрометры (ц.д. 0,01 мм)

5. Скобы рычажные (ц.д. 0,002 мм)

6. Индикаторы часового типа (ц.д. 0,001мм)

С помощью индикатора относительным способом можно измерить любую линейную величину с допуском 0,003 мм

Современное машиностроительное производство требует от метрологии измерять линейные величины с точностью выше 1 мкм. Эта точность может быть измерена только на электронном уровне. Дискрета (частота) перемещения электронного сигнала позволяет регистрировать точность в 0,1 мкм и 10-5 мм = …………… В качестве приборов для контроля таких величин служат измерительные преобразователи-датчики, которые или индуктивно, или световым пучком, или изменением давления реагируют на изменяемую величину и преобразуют или в электрический, или в пневматический сигнал, или в изменение сетового потока.

Примеры измерительных преобразований:

1. Трубка Пито (манометр)

2. Индуктивный размерный датчик (ИРД)

В основе работы всех ИРД лежит принцип изменения магнитной проницаемости (магнитного сопротивления катушки) в зависимости от изменения измеряемой величины

, где U - напряжение питания, Xa - магнитное сопротивление цепи.

Uвых ~ IR

Современные тенденции развития средств измерений заключаются в том, что измерительное средство должно без участия человека производить замер его сравнения с эталоном и выдавать итог замера или в виде цифровой информации или при достижении допуска средство контроля должно воздействовать на систему управления станком и автоматически отключать, когда размеры детали вошли в допуск. Такие средства измерения называют средствами активного контроля.

3. Фотоэлектрические датчики

Фотоэлектрические датчики обеспечивают работу приводов станка до тех пор, пока световой поток попадает на фотореле. При перекрытии экраном светового потока станок отключается. Цена деления датчика зависит от толщины светового пучка.

По метрологическому назначению измерительные средства делятся на два вида:

1. Рабочие средства измерений (в цехах, лабораториях)

2. Эталоны - высокоточные меры, для хранения единицы измеряемо величины, для передачи ее другим средствам измерений.

Эталоны:

1. Первичные хранятся в международной палате мер и весов (Гринвич)

2. Вторичные утверждены гос. стандартом РФ. Храятся в палате мер и весов РФ, а также в региональных метрологических службах

3. прочие

Для обеспечения гарантий объективности работы метрологических и контрольных служб в 1993 г в РФ принят закон об обеспечении единства измерений. Остальные правовые нормы метрологии устанавливаются на основании этого закона в виде правительственных постановлений и ТУ на контроль.